Клетка-предшественница

Клетки-предшественники обладают плюрипотентными свойствами и образуют резервуар в различных типах тканей, из которых соматические тканевые клетки образуются путем пролиферации и дифференцировки.

Они возникают в результате асимметричного деления плюрипотентных стволовых клеток, из которых одна дочерняя клетка развивается как клетка-предшественница, а другая дополняет запас стволовых клеток. Клетки-предшественники играют решающую роль в формировании новой ткани.

Что такое клетка-предшественница?

Термин «клетки-предшественники» обозначает клетки-предшественники определенных типов тканей. Они возникают в результате асимметричного деления взрослых мультипотентных стволовых клеток.

Одна дочерняя клетка разделенной стволовой клетки развивается в клетку-предшественницу, в то время как другая дочерняя клетка остается на стадии мультипотентных стволовых клеток и снова пополняет запас стволовых клеток. На сегодняшний день взрослые стволовые клетки обнаружены в более чем 20 типах тканей. После деления стволовой клетки клетка-предшественница теряет свою мультипотентность в несколько этапов - стимулируемая факторами роста - и дифференцируется в клетку соматической ткани той ткани, для которой она предназначена.

Это означает, что исходная мультипотентность сначала превращается в плюрипотентность, которая необходима для развития различных соматических клеток в ткани, прежде чем клетка полностью дифференцируется в клетки соматической ткани с полной потерей своей мультипотентности или плюрипотентности и способности делиться. Есть признаки того, что возрастающее определение клеток-предшественников в особой ткани все еще обратимо до определенной стадии развития. Дифференцировка клеток контролируется тканеспецифическими факторами роста.

Область исследований, которая имеет дело с клетками-предшественниками, динамично развивается, поэтому общая номенклатура еще не разработана. Поэтому некоторые исследователи до сих пор используют термины «клетка-предшественник» и «стволовая клетка» как синонимы. Поскольку клетки-предшественники различаются от ткани к ткани с точки зрения их потенциала развития, их иногда называют детерминированными стволовыми клетками.

Анатомия и строение

Особенностью клеток-предшественников является их частично существующая способность созревать в различные клетки в пределах ткани. Поэтому они различаются от ткани к ткани. Например, различают гематопоэтические и эндотелиальные клетки-предшественники.

Из гемопоэтических клеток-предшественников, которые в основном расположены в костном мозге, белые или красные кровяные тельца могут развиваться в ходе дальнейших стадий дифференцировки. Эндотелиальные клетки-предшественники циркулируют в основном в крови, а также происходят из костного мозга. При необходимости их используют для восстановления кровеносных сосудов и создания новых (ангиогенез). Эндотелиальные клетки-предшественники уже несут на своей поверхности белки, характерные для эндотелия сосудов. На сегодняшний день клетки-предшественники были обнаружены в более чем 20 различных типах тканей, в том числе в головном мозге и периферической нервной системе.

Как правило, клетки-предшественники, специализирующиеся на определенных типах тканей, называются бластами, например. Б. в виде остеобластов, миелобластов, нейробластов и многих других. Для них характерно то, что они, как правило, еще не окончательно отнесены к определенному типу клетки. Типичными морфологическими особенностями бластов являются увеличенное ядро ​​клетки, высокая доля эндоплазматического ретикулума, высокий энергетический метаболизм, основанный на большом количестве митохондрий, и многие другие особенности.

Функции и задачи

Как правило, дифференцированные соматические клетки определенной ткани теряют не только способность делиться, но и способность регрессировать в клетки-предшественники. Их также называют унипотентными, потому что, если они все еще способны к делению, они могут производить только клетки одного типа с одинаковыми свойствами при делении. Утрата способности к делению различается от типа ткани к типу ткани и происходит по соображениям безопасности, поскольку в противном случае новая ткань могла бы постоянно формироваться только с незначительными нарушениями, что почти неизбежно может привести к проблемам.

Таким образом, перед клетками-предшественниками, по сути, стоит задача замены клеток ткани после повреждений или утраты ткани, вызванной заболеванием, или обеспечения необходимого пополнения специализированных клеток ткани во время процессов роста. Мобилизация клеток-предшественников происходит по мере необходимости и контролируется различными цитокинами и интерлейкинами. В зависимости от типа ткани клетки-предшественники действуют как патруль в кровотоке или представляют собой скрытый резерв для образования новых тканевых клеток, которые могут быть мобилизованы для целей восстановления и роста. Например, эндотелиальные клетки-предшественники играют особую роль в преодолении сепсиса.

Сепсис обычно вызывается бактериальными токсинами, которые приводят к усилению некроза и апоптоза (запрограммированной гибели клеток) эндотелиальных клеток в сосудах. Уже было доказано, что в таких случаях повышенный уровень определенных цитокинов приводит к усиленному высвобождению эндотелиальных клеток-предшественников из костного мозга и, таким образом, к усилению механизма репарации для восстановления поврежденных внутренних стенок сосудов.

болезни

Как потенциальные тканевые клетки, клетки-предшественники берут на себя задачу вмешаться в случае болезни или травмы, чтобы как можно лучше устранить повреждение ткани.

Стадии многоэтапной активации и дифференцировки клеток-предшественников означают, что они могут сами приводить к симптомам болезни через приобретенные или генетические врожденные дефекты. Острый лейкоз - это хорошо известное заболевание клеток-предшественников, которые отвечают за восполнение белых или красных кровяных телец или тромбоцитов. Злокачественные клетки-предшественники распространяются в костном мозге и вытесняют функциональные клетки-предшественники. Это в первую очередь приводит к анемии и недостатку тромбоцитов (тромбоцитов) в крови.

Злокачественные клетки могут распространяться практически на все ткани, включая кожу и слизистые оболочки. Они даже могут ощущаться как небольшие узелки на слизистой оболочке рта. Некоторые другие виды рака также основаны на измененных стволовых клетках и клетках-предшественниках. В большинстве случаев это мутировавшие стволовые клетки, из которых развиваются соответственно модифицированные клетки-предшественники, которые имеют дефекты в определенных белковых комплексах и, следовательно, делятся неконтролируемым образом, не подвергаясь деактивации цитокинов.